レンツの法則
レンツの法則は、電磁回路がニュートンの第三法則とエネルギー保存に従うことを理解するための一般的な方法です。レンツの法則はエミール・レンツにちなんで名付けられたもので、次のように述べています。
誘導起電力（起電力）は、常に磁場が元の磁束の変化に対抗する電流を発生させます。
レンツの法則はファラデーの帰納法で負の符号で示されています。
E = - ∂Φ B ∂ t {\displaystyle {\mathcal {E}}}=-{frac {partial 》\Phi _{Mathhrm {B}}.♪♪
,
これは、誘起起起起電力(earcadeLu_2130 letse)と磁束の変化(∂ΦB)が逆の符号を持っていることを示しています。
ｂがページから外に向けられ、回路の面積が減少しているとき、誘導された起電力とその結果として生じる誘導電流は反時計回りにある。この回路を通る磁束は、外向きに減少しています。さて、誘導電流Iはそれ自身の磁場を発生させるので、この磁場の方向を右手の握りの法則を使って計算することができます。その結果、誘導電流による磁界もまた、回路内では外向きになります。これは、自然がこの誘導磁界を通して、印加された磁界Bによる磁束の減少を補おうとしているかのようです。
誘起された起電力の方向は常にそれを生み出す変化とは反対の結果になるようなものである。これがレンツの法則
です。
レンツの法則を応用した別の例として、突然電池が接続された電線のコイルを考えてみましょう。電池が時計回りに電流を流し始めたとします。この電流は磁場を発生させ、その線はコイルを通り、コイルの外側に回り込むことになります。このように、電池による電流が増えると、コイルを通る磁束が変化し、その結果、コイルに誘導起電力が発生するはずです。この誘起起起起電力の方向はどのようなものでしょうか？レンツの法則によれば、電流の蓄積に対抗するためには反時計回りでなければならないことがすぐにわかります。同様に、回路の電流が途切れると、誘導された起電力は電流が途切れないようにしようとするので、スイッチをゆっくりと開けたときにスパークが発生するのはこのためです。電流が変化している回路の誘導起電力は、電流の変化に常に対抗するため、逆起電力と呼ばれています。これは、電流自身の磁場が変化することで生じるもので、自己インダクタンスと呼ばれています。
もしレンツの法則が真実でなかったとしたら、コイルの電流が増加すると、印加された電池を助けるような起電力が発生し、電流がさらに増加し、より多くの起電力が発生し、電流がさらに増加し、無限に増加することになります。これは不安定な状況であり、エネルギー保存の原則に背くことになります。この
種の推論は、平衡状態にあるシステム
が変位して、到達した原理が次のような
他の状況に拡張されるかもしれません。
平衡状態にある系が乱されると、平衡は乱された影響を元に戻す傾向がある方向に変位する。この
レンツの法則の一般化をル・シャトリエの原理と
呼ぶ。
レンツの法則導子
質問と回答
Q:レンツの法則とは何ですか?
A: レンツの法則により、誘導起電力は常に磁界が初期磁束の変化に対抗する電流を発生させます。
Q:ファラデーの誘導の法則にレンツの法則はどう出てくるのでしょうか?
A:ファラデーの誘導の法則において、レンツの法則は負の符号で表され、誘導起電力と磁束の変化が逆であることを表しています。
Q:B'を側面から外側に向け、回路の表面積を小さくしたとき、誘導電流はどの方向に流れるか?
A: 誘導電流はB'が側面から外側に移動するにつれて反時計回りに移動し、回路の面積が減少する。
Q:自然は、この誘導場を使って何をしようとしているのでしょうか?
A:自然界では、印加磁界による磁束の減少を、誘導電流による回路内の外向き磁界で補おうとしているのです。
Q:電池をいきなり導電性のコイルに接続するとどうなるのか?
A: 電池をいきなりワイヤーコイルに接続すると、観測者から見て時計回りに流れる電流が発生します。これにより誘導起電力が発生し、レンツの法則により反時計回りとなり、結合による電流の増加に抵抗する。
Q:自己インダクタンスは、電流が変化する回路にどのような影響を与えるのでしょうか?
A: 自己インダクタンスにより、巻線内の電流が増加すると、それに抵抗する起電力が発生し、エネルギー保存に反するような不安定な状態を防ぐことができます。
Q:Lenzの法則から拡張できる原理は?
A:レンツの法則は、「系の平衡に摂動を与えると、摂動の影響が打ち消されるように平衡が移動する」というルシャトリエの原則に拡張することができます。
